第6講 電化學(xué)基礎(chǔ)考向一新型化學(xué)電源的分析與推斷1(2018全國卷)我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的NaCO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為：3CO24Na2Na2CO3C。下列說法錯誤的是()A放電時，ClO向負(fù)極移動B充電時釋放CO2，放電時吸收CO2C放電時，正極反應(yīng)為：3CO24e =2COCD充電時，正極反應(yīng)為：Nae=Na解析高氯酸根離子是陰離子，電池放電時為原電池裝置，陰離子向負(fù)極移動，A正確；由題圖結(jié)合電池總反應(yīng)知，充電時釋放二氧化碳，放電時吸收二氧化碳，B正確；放電時，正極反應(yīng)可以理解為“CO2得到4e還原為C，余下的兩個O2進(jìn)一步結(jié)合CO2生成CO”：3CO24e=2COC，C正確；充電時電池的正極與外接電源的正極相連，作電解池的陽極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，應(yīng)為碳失電子生成CO2，D錯誤。答案D2(2017全國卷)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為：16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列說法錯誤的是()A電池工作時，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S62Li2e=3Li2S4B電池工作時，外電路中流過0.02 mol電子，負(fù)極材料減重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多解析原電池工作時，正極發(fā)生一系列得電子的還原反應(yīng)，即：Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2，其中可能有2Li2S62Li2e=3Li2S4，A項(xiàng)正確；該電池工作時，每轉(zhuǎn)移0.02 mol電子，負(fù)極有0.02 mol Li(質(zhì)量為0.14 g)被氧化為Li，則負(fù)極質(zhì)量減少0.14 g，B項(xiàng)正確；石墨烯能導(dǎo)電，用石墨烯作電極，可提高電極a的導(dǎo)電性，C項(xiàng)正確；充電過程中，Li2S2的量逐漸減少，當(dāng)電池充滿電時，相當(dāng)于達(dá)到平衡狀態(tài)，電池中Li2S2的量趨于不變，故不是電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多，D項(xiàng)錯誤。答案D3(2015全國卷)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是()A正極反應(yīng)中有CO2生成B微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應(yīng)為C6H12O66O2=6CO26H2O解析由題意可知，微生物電池的原理是在微生物作用下O2與C6H12O6發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B正確；氧氣在正極反應(yīng)，由于質(zhì)子交換膜只允許H通過，則正極反應(yīng)為：O24e4H=2H2O，沒有CO2生成，A項(xiàng)錯誤；負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H在負(fù)極區(qū)生成，移向正極區(qū)，在正極被消耗，C項(xiàng)正確；總反應(yīng)為：C6H12O66O2=6CO26H2O，D項(xiàng)正確。答案A4(1)(2018天津卷)CO2是一種廉價(jià)的碳資源，其綜合利用具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}：O2輔助的AlCO2電池工作原理如圖所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。電池的負(fù)極反應(yīng)式：_。電池的正極反應(yīng)式：6O26e=6O；6CO26O=3C2O6O2反應(yīng)過程中O2的作用是_。該電池的總反應(yīng)式：_。(2)(2017北京卷)實(shí)驗(yàn)證明AgFe2=AgFe3能發(fā)生，裝置如下圖。其中甲溶液是_，操作及現(xiàn)象是_。(3)(2016江蘇卷)鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有Cr2O的酸性廢水通過鐵炭混合物，在微電池正極上Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3，其電極反應(yīng)式為_。(4)(2016天津卷)氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲存和應(yīng)用三個環(huán)節(jié)?；卮鹣铝袉栴}：與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是_(至少答出兩點(diǎn))。但是氫氣直接燃燒的能量轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：_。(5)(2015四川卷)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時的總反應(yīng)為4LiFeS2=Fe2Li2S，正極反應(yīng)式是_。解析(1)O2輔助的AlCO2電池中，Al是活潑金屬，作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Al3e=Al3。由電池的正極反應(yīng)式可知，O2先生成O，O與CO2反應(yīng)生成C2O和O2，據(jù)此推測，該過程中O2的作用是催化劑。根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)式及得失電子守恒得電池的總反應(yīng)式為2Al6CO2=Al2(C2O4)3。答案(1)Al3e=Al3(或2Al6e=2Al3)催化劑2Al6CO2=Al2(C2O4)3(2)FeSO4溶液取電池工作前與工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色更深。(3)Cr2O14H6e=2Cr37H2O(4)污染小，可再生，來源廣，資源豐富，燃燒熱值高(任寫其中2個)H22OH2e=2H2O(5)FeS24Li4e=Fe2Li2S(或FeS24e=Fe2S2)考向二電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用5(2017全國卷)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是()A待加工鋁質(zhì)工件為陽極B可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C陰極的電極反應(yīng)式為：Al33e=AlD硫酸根離子在電解過程中向陽極移動解析利用電解氧化法在鋁制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工鋁質(zhì)工件作陽極，A項(xiàng)正確；陰極與電源負(fù)極相連，對陰極電極材料沒有特殊要求，可選用不銹鋼網(wǎng)等，B項(xiàng)正確；電解質(zhì)溶液呈酸性，陰極上應(yīng)是H放電，C項(xiàng)錯誤；在電解過程中，電解池中的陰離子向陽極移動，D項(xiàng)正確。答案C6(2018全國卷)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}：制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為_。電解后，_室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。解析 裝置圖中左側(cè)與電源正極相連，為三室膜電解槽的陽極，由于陽極室的溶液為稀硫酸，故陽極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O4e=4HO2，生成的H穿過陽離子交換膜進(jìn)入a室與SO2堿吸收液中的SO反應(yīng)生成HSO，則a室中NaHSO3濃度增加。答案2H2O4e=4HO2a7(1)(2016浙江卷)研究證實(shí)，CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇，則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在_極，該電極反應(yīng)式是_。(2)(2016天津卷)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)物氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時獲得氫氣：Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色FeO，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。電解一段時間后，c(OH)降低的區(qū)域在_(填“陰極室”或“陽極室”)。電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出，其原因?yàn)開。c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn)，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。解析(1)根據(jù)題意，二氧化碳在酸性水溶液中通過電解生成甲醇，CO2中C呈4價(jià)，CH3OH中C呈2價(jià)，結(jié)合反應(yīng)前后碳元素化合價(jià)變化，可知碳元素的化合價(jià)降低，得到電子，故該電極為陰極，電極反應(yīng)式為CO26H6e=CH3OHH2O。(2)根據(jù)題意，鎳電極有氣泡產(chǎn)生是H得電子生成H2，發(fā)生還原反應(yīng)，則鐵電極上OH發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的OH減少，因此電解一段時間后，c(OH)降低的區(qū)域在陽極室。H2具有還原性，根據(jù)題意：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。因此，電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出，防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低。根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，在M點(diǎn)：c(OH)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢；在N點(diǎn)：c(OH)過高，鐵電極上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低。答案(1)陰CO26H6e=CH3OHH2O(2)陽極室防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低M點(diǎn)：c(OH)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢或N點(diǎn)；c(OH)過高，鐵電極上有Fe(OH)3或(Fe2O3)生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低考向三金屬的腐蝕與防護(hù)8(2015上海卷)研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是()Ad為石墨，鐵片腐蝕加快Bd為石墨，石墨上電極反應(yīng)為：O22H2O4e=4OHCd為鋅塊，鐵片不易被腐蝕Dd為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為：2H2e=H2解析A項(xiàng)，當(dāng)d為石墨時，鐵片為負(fù)極，腐蝕加快，正確；B項(xiàng)，當(dāng)d為石墨時，石墨為原電池的正極，其電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，正確；C項(xiàng)，當(dāng)d為鋅塊時，鐵片為原電池的正極而受到保護(hù)，稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，正確；D項(xiàng)，當(dāng)d為鋅塊時，鐵片為正極，電極反應(yīng)為：O22H2O4e=4OH，錯誤。答案D9.(2014福建卷)鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切。右圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。(1)該電化學(xué)腐蝕稱為_。(2)圖中A、B、C、D四個區(qū)域，生成鐵銹最多的是_(填字母)。解析(1)海水接近于中性，則鐵閘發(fā)生的是吸氧腐蝕。(2)表面海水中O2濃度較大，腐蝕得較快，故B處產(chǎn)生的鐵銹最多。答案(1)吸氧腐蝕(2)B題型特點(diǎn)：選擇題填空題考向評析：常以新型電源為命題背景，考查原電池的構(gòu)成及工作原理；以電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用為背景，考查電解池的工作原理及電解規(guī)律；以貼近日常生活的實(shí)例為背景，考查兩種電化學(xué)腐蝕的原理及區(qū)別以及常見防腐方法。答題啟示：二輪復(fù)習(xí)時應(yīng)抓住燃料電池中介質(zhì)對電極反應(yīng)式的影響；新型高能充電電池四個電極式的關(guān)系等命題要點(diǎn)進(jìn)行落實(shí)，強(qiáng)化電極方程式書寫訓(xùn)練。